Urinsystemet, vätskebalansen och syra-basbalansen Människan: biologi och hälsa SJSE11 Annelie Augustinsson Urinsystemet Övre urinvägar Njurar (renes) Urinledare (uretärer) Nedre urinvägar Urinblåsa (vesica urinaria) Urinrör (uretra) Njurarnas uppgifter Reglering av vätskebalansen i kroppen (inklusive syra-bas-balansen) Utsöndring av avfallsprodukter och främmande ämnen Insöndring av hormoner (endokrin funktion) Bilda glukos från andra ämnen än kolhydrater (glukoneogenes) 1
Njure njurpyramid nefron Blodkärl Aorta A. renalis Segmentell artär Interlobulär artär A. arcuatus Artär i njurbark Afferent arteriol Glomerulus Efferent arteriol Peritubulära kapillärer Ven i njurbark V. arcuatus Interlobulär ven V. renalis V. cava inferior Nefron 1. Glomerulus 2. Bowmans kapsel 3. Proximalt tubulus 4. Henles slynga 5. Distalt tubulus 6. Samlingsrör 2
Urinbildning I nefronen bildas urinen i tre steg: Glomerulär filtration Tubulär resorption Tubulär sekretion Glomerulär filtration Glomerulus är uppbyggd av: Endotelceller Basalmembran Podocyter Glomerulär filtration Den glomerulära filtrationen är beroende av tre tryck: Blodtrycket i glomerulus (blodets hydrostatiska tryck) 55 mm Hg Blodets kolloidosmotiska tryck - 30 mm Hg Vätsketrycket i Bowmans kapsel (hydrostatiskt tryck) - 15 mm Hg Nettofiltrationstryck 10 mm Hg 3
Filtrationshastigheten Filtrationshastigheten = GFR (glomerular filtration rate) Normal GFR hos en vuxen man = 180 L/dygn eller 125 ml/min Urinflödet (ml/min) x Kreatininkonc i urin (μg/l) GFR (ml/min) = Kreatininkonc i plasma (μg/l) Autoregleringen Njurarnas autoreglering håller GFR nära nog konstant vid normala blodtrycksvariationer. Regleringen = att anpassa vidden i de afferenta och de efferenta arteriolerna till blodflödet. Tre mekanismer i regleringen: Myogen reglering Reglering via macula densa Reglering via juxtaglomerulära celler Autoregulationen Myogen reglering = de afferenta arteriolernas vidd anpassas till blodflödet Reglering via macula densa = de afferenta arteriolernas vidd anpassas till blodtrycket Reglering via juxtaglomerulära celler = de afferenta arteriolerna vidgas och de efferenta arteriolerna dras samman vid sjunkande blodtryck i njurartärerna 4
Autonom reglering Vid ökad aktivitet i njurarnas sympatiska fibrer kommer både de afferenta och de efferenta arteriolerna att kontraheras, vilket leder till att blodflödet i njurarna minskar. GFR minskar dock inte i samma utsträckning som blodflödet p g a de efferenta arteriolernas kontraktion. Detta innebär att avfallsprodukter kan fortsätta att filtreras ut samtidigt som vatten och joner kan sparas. Tubulär resorption och sekretion Tubulär resorption = vatten och olika lösta ämnen som har filtrerats från urinvägen (men som egentligen behövs i kroppsvätskan) återförs till blodbanan Tubulär sekretion = olika ämnen först från blodbanan (från de peritubulära kapillärerna) till urinvägen (tubuli) Distala tubuli och samlingsrör = vatten resorberas med hjälp av olika hormoner: ADH Aldosteron ANP Proximala tubuli = vatten resorberas med hjälp av transportproteiner för Na + och Cl - Henles slyngas uppåt-stigande delar = vattentäta. Innehåller dock Na + - pumpar för resorption av Na + Henles slyngas nedåtstigande delar = vatten resorberas på samma sätt som i proximala tubulus 5
Vattenomsättningen Varje dygn förlorar kroppen ca 30 ml vatten per kg kroppsvikt. Om du väger 70 kg förlorar du alltså ca 2 L/dygn. Förlusterna består av: Urin = ca 1 L Perspiratio insensibilis (osynlig avdunstning från hudytan och via utandningsluften) = ca 1 L För att täcka de normala förlusterna bör kroppen tillföras minst lika mycket vatten som förloras. Urinledare 20 30 cm långa Uppbyggda av spiralformade glatta muskeltrådar och veckad slemhinna Urinen pressas med peristaltiska sammandragningar ner till urinblåsan Urinblåsa Behållare för urinen Består av corpus (den rundade delen) och cervix (den nedre delen) Uppbyggd av glatt muskulatur = detrusormuskulaturen (autonomt styrd) 6
Sfinktrar Den inre sfinktern (kring blåshalsen) består av glatt muskulatur = autonomt styrd Den yttre sfinktern består av tvärstrimmig muskulatur = styrs med viljan Miktion I blåsans vägg och i blåshalsen finns sträckreceptorer Från sträckreceptorerna går afferenta neuron in i ryggmärgen i höjd med S 2 S 3 Härifrån går efferenta neuron: Parasympatiska neuron till blåsväggen, sympatiska neuron till den inre sfinktern och motoriska neuron till den yttre sfinktern Miktionsreflexen När blåsan innehåller 150 200 ml vätska skickas impulser från sträckreceptorerna i blåsans vägg till ryggmärgen. Där sker en omkoppling till parasympatiska neuron som skickar tillbaka impulser till blåsväggen, som kontraheras. 7
Miktion Impulser skickas även till storhjärnsbarken för medvetande. Därefter sker bearbetning av informationen; är det lämpligt att tömma blåsan eller ej? Miktion Om urinering (miktion) inte är aktuell hämmas miktionsreflexen via viljemässig kontraktion av den yttre sfinktern via de motoriska nerverna. Blåsmuskelkontraktionerna avklingar, men återkommer efter en stund. Miktion Om urinering (miktion) är aktuell sker en central stimulering av miktionsreflexen, vilket ökar aktiviteten i de parasympatiska nerverna till blåsan och de sympatiska till den inre sfinktern. Blåsmusklulaturen kontraheras och den inre sfinktern slappnar av. En reflex (från sträckreceptorer i blåshalsen) försöker relaxera den yttre sfinktern. Med viljans hjälp kan sedan urinen rinna ut. 8
Mannens urinrör Ungefär 20 cm långt Uppbyggt av glatt muskulatur och slemhinna Nedanför urinblåsan är urinröret omslutet av prostatan/blåshalskörteln. Kvinnans urinrör 3 5 cm långt Uppbyggt av glatt muskulatur och slemhinna Passerar ner framför slidan och bakom symfysen. Vätske- och syra-basbalansen Vätskebalansen = balansen mellan mängden vatten och mängden av joner och andra molekyler Syra-basbalansen = ph-balansen (balansen mellan ämnen som kan avge H + och ämnen som kan buffra H + ) 9
Innehåll Kroppsvätska Fördelning mellan olika vätskerum Osmos (osmotisk diffusion) Vatten Natrium (Na + ) Kalium (K + ) Syra-basbalansen Buffertsystem Lungkompensation Njurkompensation Partikelkoncentration Osmolalitet = antalet osmotiskt aktiva partiklar per kg vatten Osmolaritet = antalet osmotiskt aktiva partiklar per liter vatten Osmolaliteten är normalt sett lika i ICV och ECV. Partikelkoncentration Om ECV späds ut (vid t ex förhöjd blodvolym) sjunker osmolaliteten där = sänkt osmolalitet. Vatten diffunderar då från ECV till ICV på grund av osmos mot rummet med flest lösta partiklar. Förhöjd osmolalitet i ECV kan ses vid t ex dehydrering. Vatten diffunderar då från ICV till ECV. 10
Homeostas För att koncentrationen av vatten och olika ämnen ska hållas konstant så har vi urinsystemet, vars uppgifter bland annat består i att utsöndra eller spara vatten och däri lösta ämnen. Distala tubuli och samlingsrör = vatten resorberas med hjälp av olika hormoner: ADH Aldosteron ANP Proximala tubuli = vatten resorberas med hjälp av transportproteiner för Na + och Cl - Henles slyngas uppåt-stigande delar = vattentäta. Innehåller dock Na + - pumpar för resorption av Na + Henles slyngas nedåtstigande delar = vatten resorberas på samma sätt som i proximala tubulus Vattenbrist/natriumöverskott Om blodets koncentration av natriumjoner höjs på grund av vattenbrist eller för stort intag av salt stimuleras osmoreceptorer i hypothalamus och hormonet ADH, som är vattensparande, frisätts. Vid vattenbrist (av t ex brännskador, feber, kräkning, diarré eller fysiskt arbete) minskar njurgenomblödningen och detta stimulerar frisättningen av hormonet aldosteron (via RAAS), som är natriumjonsparande. 11
Vattenöverskott Om förmaken i hjärtat tänjs ut på grund av ökad blodvolym eller stigande venblodtryck frisätts hormonet ANP (atrial natriuretisk peptid) från hjärtats förmak. Detta sker när man släcker törsten efter en saltrik måltid eller i situationer då blodvolymen omdirigeras från huden till den centrala cirkulationen (t ex vid kyla). ANP ökar utsöndringen av Na + och vatten via njurarna samt hämmar frisättningen av ADH och aldosteron. Natriumjoner (Na + ) I vilket vätskerum finns mest natriumjoner? Varför behöver vi natriumjoner? I tubuli resorberas mer än 99 % av filtrerat natrium. Denna resorption sker till största delen i proximala tubuli, men även i övriga tubuliavsnitt. I distala tubuli och i samlingsrören resorberas natrium med hjälp av hormonet aldosteron. Kaliumjoner (K + ) I vilket vätskerum finns mest kaliumjoner? Varför behöver vi kaliumjoner? Drygt 90 % av det kalium som filtrerats från glomerulus resorberas i proximala tubuli och i Henles slynga. Den viktigaste regleringen sker dock via tubulär sekretion i distala tubuli och i samlingsrören. 12
Syra-basbalansen Normalt ph i artärblod = 7,35 7,45. ph < 7,35 = hög vätejonkoncentration = sur = acidos ph > 7,45 = låg vätejonkoncentration = basisk = alkalos Syra-basbalansens regleringsmekanismer Kroppens celler är mycket känsliga för förändringar i vätejonkoncentrationen. För att hålla ph konstant i kroppsvätskan finns olika regleringsmekanismer: Kemiska buffertar Lungkompensation Njurkompensation Buffertsystem Buffertsystem = kemiska föreningar som binder H + i sur miljö och släpper loss H + i basisk miljö. De viktigaste buffertmekanismerna är buffertsystemen kolsyra-bikarbonat, hemoglobin, fosfat och protein. 13
Buffertsystem Sur miljö = H + binds till buffertar H + + HCO - 3 H 2 CO 3 ( CO 2 + H 2 O) H + + Hb - HHb H + + fosfat - Hfosfat H + + protein - Hprotein Buffertsystem Basisk miljö = H + släpps loss från buffertar (CO 2 + H 2 O ) H 2 CO 3 H + + HCO 3 - HHb H + + Hb - Hfosfat H + + fosfat - Hprotein H + + protein - Lungkompensation Lungorna deltar vid syra-basregleringen genom kolsyra-bikarbonatbuffertsystemet. Hyperventilation oskadliggör vätejoner vid sjunkande ph. När koldioxid ventileras ut drivs kolsyra-bikarbonatformeln så att H + tillsammans med syre bildar vatten. Hypoventilation uppkommer vid stigande ph och leder till att koldioxid sparas i kroppen. Kolsyra-bikarbonatformeln drivs åt andra hållet och H + släpps fria. 14
Njurkompensation Njurarna deltar i syra-basregleringen på flera olika sätt. Vid acidos ökar vätejonutsöndringen, och det kan ske på flera sätt: Via fosfatbufferten (som NaH 2 PO 4 ) Via kolsyra-bikarbonatbufferten (som H 2 O) Via ammoniak (NH 3 ) ammoniumjon (NH 4- ) Som fri vätejon (H + ) Njurkompensation Vid sjunkande ph = fler vätejoner utsöndras via urinen samtidigt som resorptionen av bikarbonat ökar. Vid stigande ph = färre vätejoner utsöndras via urinen samtidigt som sekretionen av bikarbonat ökar. Distala tubuli och samlingsrören deltar i denna reglering Artärgasen Ett blodprov som speglar syra-basbalansen är artärgasen. I detta blodprov ingår analyser av: ph PCO 2 (koldioxidtrycket) Standardbikarbonat BE (base excess = basöverskott) Anjongap 15
Respiratorisk acidos/alkalos Nedsatt lung- eller njurfunktion kan också resultera i antingen acidos- eller alkalostillstånd. Sänkt ph i kroppen på grund av hypoventilation eller andningsstillestånd, astma, lungsvikt och lungödem (försämrad lungventilation) = respiratorisk acidos Höjt ph i kroppen på grund av hyperventilation (vid t ex andnöd, ångest eller smärta) = respiratorisk alkalos Metabol acidos/alkalos Sänkt ph i kroppen på grund av ämnesomsättningsrubbningar (t ex vid dåligt skött diabetes) = metabolisk acidos Höjt ph i kroppen på grund av t ex kräkning (med förlust av saltsyra) = metabolisk alkalos Glukos och aminosyror Glukos och aminosyror är livsviktiga för kroppens celler och resorberas till 100% i proximala tubuli. 16